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2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 ORIGEM, EVOLUÇÃO E CARACTERÍSTICAS DAS LIGAS DE METAIS

BÁSICOS PARA RESTAURAÇÃO METALOCERÂMICA

Desde o início do século estudos têm sido conduzidos no sentido de

desenvolver, para uso odontológico, ligas alternativas que possam substituir seguramente as

ligas à base de ouro.

TAGGART (1907) apresentou um método para confecção de restaurações

metálicas fundidas em ouro. O padrão de cera era confeccionado, provado diretamente na

boca. A técnica de fundição era realizada de maneira que a cera, eliminada pelo calor, era

substituída pelo ouro fundido. Ressaltou a diminuição de tempo e confecção de próteses

complexas como vantagens desse novo método.

FAHRENWALD (1916), na tentativa de desenvolver ligas que pudessem

substituir as ligas de platina, não reconheceu nenhum sistema que pudesse substituir as

ligas de metais nobres. Admitiu, somente, a possibilidade de substituição das ligas de

platina e irídio por ligas de ouro e prata.

Ao analisar diversas ligas de metais básicos para restaurações

odontológicas, PAFFENBARGER et al. (1943) descartaram a possibilidade de usar ligas à

base de Cu-Sn. Reconheceram o potencial das ligas de prata, especialmente as de Ag-Pd,

mesmo considerando sua baixa resistência ao aparecimento de manchas. Ressaltaram que,

dentre as ligas de metais básicos, as compostas basicamente por 70% de Co e 30% de Cr

proporcionavam valores satisfatórios de resistência, dureza e resistência à abrasão. Ligas

com proporções maiores que 30% de Cr provocavam formação de composto intermetálico,

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tornando-as friáveis. Verificaram que outros elementos como Mo, W e C também faziam

parte destas ligas, sendo, este último, o maior responsável pela melhoria das propriedades

mecânicas. Observaram, ainda, que as ligas de Co-Cr-Mo apresentavam, no meio bucal,

resistência satisfatória à corrosão e, quando comparadas às ligas de ouro, tinham valores

menores de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento e valores maiores de

dureza e módulo de elasticidade. Confirmaram a necessidade de técnicas e materiais

apropriados para fundição de ligas de metais básicos, como revestimento aglutinado por

sílica ou fosfato e fontes de calor a altas temperaturas. Quando submetidas a tratamento

térmico, as ligas estudadas tinham comportamento diferente ao das ligas de ouro.

Fazendo uma avaliação das ligas odontológicas, LANE (1949) ressaltou

vantagens e desvantagens das ligas de Co-Cr-Mo em relação às ligas de ouro. Como

vantagens, citou: - baixo peso específico (metade); - baixo custo; - elevada rigidez e

dureza. Como desvantagens: - menor ductilidade; - maior módulo de elasticidade; - alta

temperatura de fusão; - maior contração de fundição na solidificação; - dificuldade de

acabamento e polimento. O autor ressaltou, também, que o cromo era responsável pela

resistência à oxidação, e o carbono, ligeiramente solúvel na matriz de Co-Cr, pelas

propriedades mecânicas; o tungstênio e o magnésio tendiam manter as propriedades físicas

e químicas da liga; o berílio reduzia a temperatura de fusão; o nitrogênio atuava de forma

semelhante ao carbono. Salientou que a substituição do Co por Ni não somente reduzia o

custo, mas também aumentava a ductilidade. Concluiu que, considerando apenas o custo,

não havia razão para substituição de uma liga nobre por uma não nobre.

EARNSHAW (1956) fez uma análise das ligas de Co-Cr usadas na

odontologia. Confirmou a formação de uma matriz sólida de aproximadamente 70% de Co

e 30% de Cr, podendo haver limitada substituição do Co por Ni e, dessa maneira, conduzia

a uma diminuição da temperatura de fusão. Observou que o conteúdo de carbono exercia

pronunciado efeito sobre a dureza e resistência e elementos como Cr eram essenciais para a

resistência a manchas e propriedades mecânicas básicas. Notou que como os carbonetos

eram as últimas fases da liga a solidificarem-se, eles estariam situados interdendriticamente

e, nesta posição, seriam amplamente responsáveis pela dureza e resistência. Quando

comparadas às ligas de ouro, as ligas de Co-Cr possuíam menor resistência à tração e

fadiga, maior módulo de elasticidade, dureza e resistência à abrasão, eram mais


susceptíveis à deformação permanente e possuíam aproximadamente a metade do peso

específico. Também apresentavam alta temperatura de fusão e grande contração de

fundição.

EARNSHAW (1960), trabalhando com um sistema que pudesse medir a

contração de fundição das ligas de Co-Cr, observou que adição de Ni nas matrizes de Co-Cr

promovia redução na temperatura de solidificação que, por sua vez, reduzia a contração de

fundição, acentuada destas ligas.

HARCOURT (1964) avaliou a velocidade de resfriamento de ligas de Co-

Cr-Mo após a completa solidificação bem como o efeito de tratamentos térmicos nas

propriedades físicas destas ligas. O autor concluiu que o resfriamento rápido do molde

reduzia a resistência à tração e aumentava a porcentagem de alongamento. Tratamentos

térmicos por aquecimento provocavam aumento acentuado da resistência à tração e

diminuição da porcentagem de alongamento. A variação da microestrutura tinha relação

com o tratamento térmico imposto.

Segundo O’BRIEN et al. (1964), coroas e próteses parciais fixas

metalocerâmicas começaram a ser desenvolvidas a partir da década de 50. Para o novo

sistema, concomitante aos avanços das cerâmicas, novas ligas de ouro foram introduzidas já

que as utilizadas para construção de subestruturas para restaurações metalocerâmicas teriam

que apresentar propriedades mecânicas (resistência, dureza, resistência a altas

temperaturas) que, até então, as tradicionais ligas de ouro não apresentavam. Além disso,

segundo os autores, o coeficiente de expansão térmica destas novas ligas precisava ser

semelhante ao das cerâmicas para minimizar o estresse na interface. Ressaltaram que, como

resultado do desenvolvimento dos materiais e técnicas apropriados ao sistema, próteses

metalocerâmicas com ligas à base de Au tornaram-se procedimento de rotina.

Preocupado em relatar, de forma didática e objetiva, noções fundamentais

das propriedades dos materiais odontológicos, VIEIRA (1965) definiu termos importantes

para facilitar a compreensão da significância das propriedades físicas e mecânicas, tais

como:

- Módulo de elasticidade, Módulo de Young ou rigidez – relação entre tensão e

deformação para o intervalo de tensões, o qual vai até o limite de proporcionalidade,

este caracterizado pelo valor máximo da tensão, acima do qual as tensões aplicadas não


mais serão proporcionais às deformações. Assim, um material com alto módulo de

elasticidade indica que, para grandes tensões, apresentará pequenas deformações

elásticas.

- Alongamento, ductilidade ou maleabilidade – capacidade de apresentar grandes

deformações permanentes, quando sob tensões de tração, sem fraturar-se. Nesse caso,

mede-se o aumento do comprimento em relação ao comprimento inicial, após a fratura,

ou seja, mede-se a resistência à fratura. Dessa forma, uma substância dúctil é capaz de

sofrer deformações permanentes, relativamente grandes, sem fraturar-se.

- Dureza – pode ser interpretada como resistência à deformação permanente, ou

resistência à penetração; menos precisamente, como resistência ao corte ou ao risco, ou

ainda, resistência ao desgaste. Não existe uma relação definida entre dureza e

resistência ao corte ou ao desgaste devido à falta de homogeneidade dos materiais, os

quais podem ter constituintes diversos.

- Tenacidade ou resiliência – capacidade de um material absorver energia sem que ocorra

fratura. É uma propriedade oposta à fragilidade.

- Encruamento – fenômeno resultante do trabalho mecânico a frio. É estudado em

metalurgia.

- Coeficiente de expansão térmica – medida da alteração dimensional quando um

material é submetido a variações térmicas.

- Densidade ou peso específico – relação entre o peso de um material e seu volume. A

densidade do Au é 19,32, e do Co é 8,9.

- Temperatura de fusão – temperatura mínima necessária para a alteração do estado

sólido para o estado líquido de um material.

De acordo com ASGAR et al. (1970), novas ligas de Co-Cr foram

introduzidas, em 1933, por Prange & Erdle. Naquela época, o uso destas ligas, para

subestruturas de próteses parciais removíveis, já era comum. No entanto, sua utilização

tornou-se limitada por vários problemas técnicos inerentes a elas. Desde o seu

aparecimento, várias ligas tinham sido formuladas, mas os problemas persistiam porque

eram tão duras quanto as demais. Diante disso, os autores desenvolveram dois conjuntos

básicos de liga, nos quais foram acrescentados outros elementos em várias concentrações, e

analisaram os efeitos da variação da composição sobre suas propriedades. Os autores


observaram que as ligas desenvolvidas não diferiam das demais, a não ser quando da

variação no conteúdo de molibdênio e carbono que, se reduzido, apresentavam pronunciado

efeito na resistência e limite de escoamento, bem como reduzia a dureza e a resistência à

tração.

CIVJAN et al. (1972) propuseram-se a estudar os efeitos de tratamentos

térmicos sobre as propriedades mecânicas de duas ligas comerciais de Ni-Cr. Ressaltaram

que as ligas de metais básicos praticamente substituíram as ligas de ouro na confecção de

subestruturas metálicas para restauração metalocerâmica e pouca informação ainda estava

disponível em relação às suas propriedades mecânicas. Concluíram que o tratamento

térmico das ligas estudadas podia ser usado para facilitar a adaptação e acabamento, para

atenuar os efeitos do trabalho a frio e aumentar a dureza das restaurações.

De acordo com MOFFA et al. (1973a), os constantes aumentos no custo

do ouro e o relativo baixo custo das ligas de metais básicos, recentemente desenvolvidas

para aplicação de porcelana, estimularam um considerável interesse por essas novas ligas.

Diante disso, avaliaram as propriedades físicas e mecânicas de duas delas, tomando como

referência uma liga de ouro. Avaliaram a resistência à tração, módulo de elasticidade,

porcentagem de alongamento e microdureza Vickers, bem como a habilidade de resistir à

deformação a elevadas temperaturas, a resistência de adesão metal-cerâmica e a

composição química quantitativa de cada liga. Os autores constataram que ambas as ligas

não preciosas tinham valores significantemente maiores para todas as propriedades de

resistência, com exceção do alongamento. O módulo de elasticidade era aproximadamente

2 a 2,5 vezes maior que o da liga de ouro e os valores de dureza Vickers variavam de 270 a

310. Comentaram que estes valores de dureza eram desejáveis, uma vez que eles estavam

sendo usados para indicar o potencial de resistência à abrasão e propriedades de resistência.

E mais, podiam proporcionar certas vantagens clínicas sobre as ligas à base de Au.

MOFFA et al. (1973b), na avaliação da segurança e biocompatibilidade

das ligas não preciosas, comentaram que o berílio estava presente em muitas destas ligas,

fato que mantinha pesquisadores alertas com relação aos riscos de inalação na forma de pó

por tratar-se de um agente carcinogênico. Ponderaram entretanto que, em locais onde foram

desgastadas ligas que continham Be, não foi possível detectar o elemento quando o local

era devidamente ventilado. Ressaltaram que caberia aos fabricantes a responsabilidade de


informar os elementos constituintes e indicar os cuidados necessários à sua correta

manipulação.

MOFFA & JENKINS (1974) relataram a posição das ligas de metais

básicos para coroas e pontes. Mais uma vez, comentaram que essas ligas, com maior

rigidez e módulo de elasticidade em relação às ligas de ouro, proporcionavam

planejamentos de pontes com estruturas mais delicadas. A dureza Vickers era em torno de

duas vezes maior e, devido a sua alta dureza, o uso de equipamento de alta rotação era

necessário durante os procedimentos de acabamento e polimento. Ressaltaram que, com

algumas exceções, a porcentagem de alongamento era significantemente maior que a das

ligas de ouro e estava sendo usada como referência para prever a capacidade de brunidura.

LEWIS (1975a) analisou mudanças na composição de uma liga à base de

Ni em função de três métodos de fusão. Em cada método, o metal era seqüencialmente

fundido por 5 vezes e, a cada fundição, submetido a análise quantitativa para 10 elementos.

Concluiu que sucessivas refusões da liga estudada resultavam na perda, num maior ou

menor grau, de um número significante de elementos. Algumas dessas perdas podiam

afetar, direta ou indiretamente, as propriedades mecânicas dos metais pela influência da

fundição. A perda mais séria era a do C que, juntamente com a simultânea queda no

conteúdo de Al, representava a maior razão para redução nos valores de resistência.

Menores reduções na resistência também podiam ser explicadas pela diminuição do

conteúdo de Mo e Be. Perdas de Mn, Fe e Si eram, provavelmente, de menor significância,

enquanto que o aumento de N podia representar um menor mecanismo de resistência. O

grau de perda dos constituintes da liga mostrou estar relacionado com a dificuldade na sua

refusão a ponto das mudanças de composição se relacionarem diretamente ao prolongado

aquecimento e, ainda mais, ao superaquecimento.

LEWIS (1975b) também analisou os efeitos dessas refundições sobre as

propriedades mecânicas da liga. O autor constatou que as propriedades mecânicas não

somente variaram de acordo com o número de vezes que a liga era fundida, como também

com o método de aquecimento utilizado. Verificou, ainda, que os valores de dureza

diminuíram progressivamente nos três métodos. Comentou que a dureza pareceu mostrar

um grau de consistência que a tornava mais indicativa da condição da liga.


Após verificar mudanças na composição de uma liga de Ni-Cr, em função

de sucessivas refundições, com conseqüente diminuição de suas propriedades mecânicas,

LEWIS (1975c), analisando a liga em questão, ressaltou que as ligas à base de Ni

apresentavam estrutura cúbica de face centrada denominada matriz gama. Comentou que

normalmente as ligas à base de Ni continham carbono em sua composição, o que resultava

em microestruturas contendo carbonetos distribuídos interdendriticamente. Observou que

os carbonetos também podiam formar-se dentro do grão, onde apresentavam forma globular

com diâmetro geralmente maior que 1 µm, reforçando a resistência da matriz de solução

sólida já caracterizada pela presença de elementos metálicos ligantes (Ni, Cr, Mo, Mn, Co e

W). Comentou que havia três tipos de carbonetos encontrados nas ligas à base de Ni: - MC,

estes provavelmente os mais comumente encontrados, dispostos dentro e nos limites dos

grãos e de formato irregular, sendo M representado por um metal geralmente caracterizado

pelo Ti que, todavia, poderia ser substituído por outros elementos metálicos; - M23C6, sendo

M representado por Co, Fe, Mo e W, encontrados mais freqüentemente nos limites dos

grãos; - M6C, sendo M caracterizado por Mo e W em maiores proporções, encontrados

dentro e fora dos grãos. Enfatizou, ainda, que a resistência das ligas poderia ser melhorada

pela precipitação de compostos freqüentemente designados Ni3Al ou, ainda, NiTi desde que

65% do Al fosse substituído pelo Ti. Mencionou que a morfologia lamelar era normal para

todas as solidificações eutéticas.

Ao analisar, por meio de observações metalográficas, a natureza das fases

presentes nas ligas e as mudanças resultantes de sucessivas refusões, LEWIS (1975d)

comentou que a fase interdendrítica poderia ser identificada pela presença de carbonetos

devido a: - porcentagem de C na liga; - alta solubilidade do C no Ni; - sua semelhança

morfológica com uma variedade de outros sistemas. Nessa região, o carboneto formado

seria provavelmente do tipo M23C6, sendo M, principalmente, representado por Cr com

possíveis contribuições de Mo e Mn. Ressaltou que os valores de microdureza sobre as

estruturas lamelares eram maiores que a microdureza da matriz.

Segundo NITKIN & ASGAR (1976), somente o custo das ligas de metais

básicos e suas respectivas propriedades físicas não deveriam ser responsáveis pelo seu

interesse. Na avaliação destas ligas, atenção deveria ser dada, também, para a facilidade de

manipulação, fundibilidade, adaptação, facilidade de polimento e acabamento, soldagem,


propriedades mecânicas, resistência à corrosão e por fim compatibilidade biológica. Diante

dessas considerações, propuseram-se avaliar a adaptação da fundição de ligas alternativas

comercialmente desenvolvidas para o uso em prótese fixa, e compará-las com uma liga de

ouro tipo III designada para a mesma finalidade. Constataram que, em termos de adaptação,

as ligas estudadas eram inferiores às ligas preciosas. Concluíram que as ligas com baixa

porcentagem de Au (menor que 50%) podiam ser usadas como substitutas das ligas de ouro

tipo III, sem prejuízo da adaptação, e que o tempo de laboratório e o custo dos materiais

determinavam o custo total de uma restauração.

WEISS (1977), ao ressaltar as propriedades das ligas de Ni-Cr, comentou

que o alto módulo de elasticidade destas ligas significava uma vantagem em relação às ligas

de ouro em razão da rigidez ser o primeiro requisito para o sucesso de subestruturas do

sistema metalocerâmico. Havia ligas que podiam ser fundidas tão corretamente quanto as

ligas de ouro. Produziam superior adesão, tinham excepcional fluidez durante a fundição,

eram resistentes à deformação durante a queima da cerâmica e permitiam que o colar

vestibular fosse acabado sem tornar-se friável. Comentou, ainda, que estas vantagens

podiam ser obtidas sem a necessidade de equipamentos sofisticados ou personalizados.

MOFFA (1977) observou que a grande maioria das ligas de metais

básicos era formada por Ni (68,0 a 80,0%) e Cr (11,9 a 26,3%). Comentou que o elemento

Cr, embora desempenhasse papel fundamental na capacidade passivadora da liga, tendia a

aumentar a dureza e a temperatura de fusão, sendo, esta última, importante característica

para aumentar a margem de segurança durante a queima da cerâmica.

PRESTON & BERGER (1977), analisando algumas variáveis

laboratoriais no resultado das fundições de ligas à base de Ni-Cr, para aplicação de

cerâmica, também ressaltaram a conveniência da margem de segurança entre a temperatura

de fusão da liga e a da queima da cerâmica.

BARAN (1979) estudou criteriosamente a estrutura metalográfica de ligas

à base de Ni. Comentou que é no processo de solidificação da liga fundida que um

carboneto do tipo MC era formado e, quando do tratamento térmico de certas ligas, outros

carbonetos do tipo M6C e M23C6 eram também formados, sendo M representado por

elementos metálicos. Ressaltou que a precipitação de fases secundárias ocorria como


resultado da saturação da matriz em elementos ligantes forçando os excessos a formar nova

fase.

HUGET (1980) comentou que as ligas de Ni-Cr apresentavam

aproximadamente a seguinte composição química:

• Ni – 67% a 80%; Cr – 12% a 20%; Al – 2%;

• Mo, Mn, Co, C, Si.

Segundo o autor, o composto intermetálico Ni3Al contribuía para a resistência e dureza. O

elemento Be, quando presente, diminuía a temperatura de fusão, melhorava a estrutura

granular e ajudava a adesão química do metal à cerâmica. Os valores típicos de dureza

Rockwell 30N oscilavam entre 50 e 60 e de dureza Brinell, 370.

PRESSWOOD et al. (1980) avaliaram uma liga de metais básicos para

restauração metalocerâmica. Ressaltaram que as ligas de Ni-Cr eram compatíveis com as

cerâmicas odontológicas e podiam proporcionar trabalhos protéticos de boa qualidade.

Por meio de uma revisão de literatura, KELLY & ROSE (1983)

constataram que os elementos Ni e Co estavam presentes como elementos majoritários na

maioria das ligas de metais básicos para restauração metalocerâmica, seguidos pelo Cr.

Outros elementos, em proporções menores, porém fundamentais para ações metalúrgicas

específicas, também faziam parte dessas ligas:

• Si - para melhorar a fusibilidade e ductilidade;

• Be - para melhorar a fusibilidade e adesão à porcelana;

• Mn, Mo, W - para melhorar a resistência mecânica;

• Ir - para melhorar a resistência à corrosão.

BARAN (1983), ao analisar as diferenças metalúrgicas das ligas de Ni-Cr

na tentativa de melhor entender suas características químicas e físicas, ressaltou os sistemas

de Ni-Cr e Co-Cr como as duas principais classes de ligas alternativas disponíveis

comercialmente. Comentou que havia grandes diferenças nas propriedades físicas e de

manipulação entre as várias marcas comerciais e as propriedades mecânicas (dureza,

resistência, resistência à tração e ductilidade ou porcentagem de alongamento), apesar de

relatadas pelos fabricantes, até então, não tinham sido explicadas no que se refere à sua

significância. Ressaltou, novamente, a presença de carbonetos do tipo MC, M23C6 e M6C

com M, sendo representado por vários elementos metálicos. Mencionou, ainda, que a


dureza Vickers não podia prover uma média uniforme da dureza em ligas multifásicas

devido à diferença no tamanho da indentação e sua geometria.

TOGAYA et al. (1983) analisaram o uso do titânio puro para o sistema de

restaurações metalocerâmicas. Os autores constataram que:

1. O coeficiente de expansão térmica do titânio puro foi 9.41 x 10-6 / °C, no intervalo de

100° C a 400° C, sendo considerado baixo em relação àquele das ligas de ouro e Ni-Cr;

2. Foi possível desenvolver uma cerâmica com coeficiente de expansão térmica próximo

ao do titânio puro e com temperaturas de processamento mais baixas;

3. A oxidação do titânio puro foi apenas ligeira a 800° C, porém muito intensa a 900° C,

sendo desejável que as temperaturas de cocção da cerâmica fossem as mais baixas

possíveis;

4. A resistência da união entre o titânio puro e a cerâmica, especialmente preparada, foi de

160 kg/cm2;

5. As propriedades mecânicas (resistência à tração, dureza e módulo de elasticidade) do

titânio puro apresentaram valores intermediários daqueles das ligas de Ni-Cr e ouro

para metalocerâmica, exceção feita ao alongamento que, para o titânio puro, foi maior;

6. O titânio, por ter a temperatura de fusão muito alta, foi considerado mais favorável para

atenuar a deformação da estrutura durante o processo de cocção da cerâmica.

MORRIS (1986) desenvolveu um projeto para avaliar clinicamente a

conveniência de 4 ligas de metais básicos para restauração metalocerâmica, utilizando uma

liga de ouro como grupo controle. Para isto, tomou os seguintes parâmetros:

1. saúde dos tecidos gengivais;

2. performance física dos metais;

3. qualidade de adaptação das fundições.

Como proposta secundária, avaliou o custo benefício destas ligas. Para a avaliação, criou

um conjunto de medidas a fim de determinar a adequação de uma restauração e o

treinamento dos pesquisadores na aplicação dos critérios clínicos e laboratoriais. Relatou as

seguintes considerações estatísticas primárias:

• não houve diferença na incidência de falhas de adesão metalocerâmica entre uma liga

de metais básicos e a liga controle;


• a resistência a manchas e corrosão de cada uma das ligas avaliadas não foi diferente da

liga controle;

• para cada uma das ligas de metais básicos a taxa de desgaste da dentição oposta não foi

diferente da experimentada com a liga controle;

• a influência na saúde periodontal não foi diferente para estas ligas quando comparada à

liga controle.

Ao analisar a adesão da cerâmica nas ligas odontológicas, em função da

formação de óxidos, MACKERT et al. (1986) comentaram que a presença do elemento Be,

nas ligas de Ni-Cr, determinava o aparecimento de fases eutéticas Ni-Be, denominadas

fases liqüefáveis por apresentarem ponto de fusão menor que as demais fases que compõem

o material. Ressaltaram que, durante o processo de aquecimento, estas fases eutéticas se

fundiam primeiro e atuavam como fundente para a liga metálica, diminuindo o ponto de

fusão e melhorando a fundibilidade.

OLIN et al. (1989) fizeram um levantamento laboratorial do exercício

protético. Constataram que a porcentagem de trabalhos de prótese fixa com ligas de metais

básicos foi tão significativo quanto a porcentagem verificada, em 1985, pela American

Dental Association, representando substancial porção de trabalhos de prótese fixa.

Ressaltaram que, embora os dentistas adotassem as ligas não preciosas, a American Dental

Association estava sendo extremamente cautelosa quanto ao seu uso.

TAÍRA et al. (1989) analisaram “in vitro” as estruturas metalúrgicas,

propriedades mecânicas e resistência à corrosão do titânio puro e de mais quatro ligas de

titânio, todas utilizadas para processo de fundição. Foram obtidos, por meio do

equipamento Castimatic (Iwatani, Osaka, Japão), corpos-de-prova cuja superfície recebeu

polimento para análise metalográfica. Os valores de microdureza Vickers foram obtidos no

equipamento modelo M12 (Vickers Instruments, York, Inglaterra). Os autores observaram

que, devido à reação com o molde, o titânio reagiu com o oxigênio produzindo TiO2,

provocando aumento da microdureza proporcionalmente à quantidade de oxigênio

absorvido. No entanto, foi diminuindo à medida que se distanciava da superfície. Porém, a

partir de um determinado ponto, os valores de microdureza permaneceram constantes.

Verificaram que, em relação às propriedades mecânicas, o titânio puro foi semelhante à liga

de ouro tipo 4 e as ligas de titânio se assemelharam às ligas de Ni-Cr e Co-Cr, exceto para o


módulo de elasticidade. A resistência das ligas de titânio foi significantemente maior que a

do titânio puro e todas mostraram forte passividade ao teste de corrosão.

MIYAKAWA et al. (1989) estudaram a estrutura da camada superficial

do titânio fundido em um revestimento fosfatado com Al2O3/SiO2. Segundo os autores, a

análise por EDX possibilitou a distinção de 4 camadas com composições químicas

distintas. Observaram que a camada mais externa apresentou-se muito rica em elementos

químicos como Si, P, O, Al e Mg. A segunda camada continha grande quantidade de O e

Al, que são conhecidos como elementos alfa-estabilizadores, justificando a denominação

“alfa-case” para esta camada. A terceira, foi caracterizada pela concentração localizada de

Si, P, O e C. A camada mais interna era composta de cristais aciculares ou em forma de

placa, arranjados de forma alternada, com maior ou menor quantidade de oxigênio.

TAKAHASHI et al. (1990) avaliaram a fundibilidade, adaptação, dureza

Knoop e microestrutura de áreas próximas da superfície do titânio puro fundido em função

de 5 revestimentos fosfatados. Os corpos-de-prova, na forma de inlays (MOD), foram

obtidos no equipamento Castimatic (Iwatani, Osaka, Japão). A microdureza Knoop foi

determinada, utilizando carga de 200 g, em intervalos de 75 µm da superfície oclusal para o

interior. Os autores constataram que os valores de microdureza foram diminuindo à medida

que se distanciava da superfície oclusal até 200 µm. A partir daí, permaneceu constante.

Para análise metalográfica, a superfície dos corpos-de-prova foi atacada com solução

química composta de uma parte de ácido nítrico, uma de ácido fluorídrico e 38 partes de

água. Os autores observaram que a microestrutura, aos arredores da superfície mais externa

dos corpos-de-prova, sugeria evidências de reação do titânio com os revestimentos

utilizados.

A FEDERATION DENTAIRE INTERNATIONALE (1990) relatou que

as ligas de Ni-Cr e Co-Cr tinham propriedades mecânicas satisfatórias. Porém, seu uso era

questionado face aos problemas de alergia aos elementos Ni e Cr. Segundo a entidade, a

presença de berílio, em grande número destas ligas, exige que normas de segurança sejam

providenciadas em relação à correta ventilação dos laboratórios.

VOITIK (1991) relatou informações disponíveis na literatura sobre

aspectos da fundição do titânio e também apresentou algumas informações baseadas em

observações clínicas e laboratoriais. As estruturas fundidas em titânio, por ele observadas,


apresentaram a superfície com grande rugosidade e poros de até 75 µm. Num exame

microscópico, observou microtrincas resultantes da característica friável da superfície

adquirida durante o processo de solidificação. Segundo o autor, o sucesso da fundição

depende da reprodutibilidade dada pelo revestimento. Também considerou a necessidade de

técnica e ingredientes adequados durante a inclusão para minimizar uma camada superficial

dura que se forma em função da reação com o revestimento, podendo chegar a 100 µm de

espessura.

BEZZON (1993), ao relatar um caso clínico de sensibilidade alérgica à

vários metais básicos (cromo, cobre, alumínio, níquel, molibdênio e cobalto), ressaltou o

interesse de pesquisadores em relação ao potencial patogênico de materiais que contém

elementos considerados citotóxicos na sua composição. Citou vários estudos que, baseados

em testes laboratoriais e observações clínicas, demonstraram a biocompatibilidade das ligas

de metais básicos. Deixou claro que o problema da biocompatibilidade deveria ser sempre

mantido em foco e o bem estar do paciente poderia ser preservado por acurada anamnese,

inspeção continuada e uma atitude responsável.

BUMGARDNER & LUCAS (1993) analisaram a resistência à corrosão

de 4 ligas de Ni-Cr em função da composição da superfície. As ligas foram escolhidas de

acordo com os níveis de cromo, com e sem adição de berílio. Os resultados mostraram que

as duas ligas que não continham o elemento Be apresentaram homogênea superfície de

óxido de cromo e de molibdênio, resultando em maior resistência à corrosão. As duas ligas

que continham Be apresentaram uma superfície de óxido não uniforme, facilmente

rompida, demonstrando baixa resistência ao acelerado processo de corrosão. Os autores

verificaram áreas com baixo conteúdo de Cr e O e alto conteúdo de Be, sendo detectados

picos de níveis de fase Ni-Be na estrutura eutética, enquanto níveis de Cr e Mo foram

detectados nas dendritas. Evidenciaram que não somente o conteúdo de Cr e Mo era

importante para resistência à corrosão mas também a composição da superfície de óxido.

WANG & FENTON (1996), numa revisão de literatura, constataram que

as propriedades físicas e mecânicas do titânio eram susceptíveis a modificações com

diferenças mínimas no teor dos elementos químicos O, N e Fe. Verificaram que: - o limite

convencional de escoamento (0,2%) e a resistência à tração variava de 170 a 480 MPa e

240 a 580, respectivamente; - a densidade era de 4,5 g/cm3; - a microdureza Vickers, em


torno de 210, era favorável; - apresentava alta ductilidade, baixa condutibilidade térmica; -

seu módulo de elasticidade era comparável ao das ligas de ouro. Segundo os autores seu

custo (US$ 22 a 27 por kg) era relativamente baixo. A resistência à corrosão era excelente e

dependente da formação de uma película de óxido de titânio na superfície. Verificaram que

a baixa fluidez do titânio e sua susceptibilidade a porosidade representavam um problema.

Concluíram que a utilização do titânio na área de prótese dependia de testes clínicos para

comparar sua efetividade como material equivalente ou superior aos metais existentes. Seu

futuro, na odontologia, parecia promissor. Comentaram que seu uso ainda era baixo,

considerando a falta de conhecimento entre os clínicos e a ausência de estudos

longitudinais “in vivo”. A substituição de ligas nobres por ligas de titânio seria um processo

lento.

De acordo com CRAIG (1996), os elementos Co, Cr e Ni estavam

presentes em aproximadamente 90% das ligas alternativas existentes no comércio. O

cromo, responsável pela resistência à corrosão, proporcionava dificuldades na fundição da

liga quando em concentrações superiores a 30%; o cobalto aumentava o módulo de

elasticidade, resistência e dureza; o carbono exercia influencia sobre a dureza e o

molibdênio contribuía para a elevação da resistência; o berílio, em concentração

aproximada a 1%, reduzia a temperatura da zona de fusão em 100° C; silício e magnésio

eram adicionados para aumentar a fluidez. Contudo, embora existam diferentes

composições, havia uma similaridade nas propriedades das diversas ligas existentes no

mercado. Variações significativas podiam ocorrer com alterações da porcentagem de

elementos como C, O e N e variáveis de fundição como temperatura do molde, temperatura

da liga e tamanho dos condutos de alimentação. A contração de fundição destas ligas, da

ordem de 2,3%, exigia o uso de revestimentos fosfatados ou aglutinados por sílica.

Ratificou que o estado da superfície do metal era fator de extrema importância na corrosão.

Em relação às propriedades do titânio e suas ligas, a camada de óxido era a base para a

resistência à corrosão e biocompatibilidade. O titânio comercialmente puro estava

disponível em quatro graus ou classes que podiam variar de acordo com o conteúdo do

elemento químico O que variava de 0,18% a 0,40%. Estas concentrações, aparentemente

moderadas, apresentavam efeito substancial sobre as propriedades físicas e mecânicas.

Segundo o autor, seu alto ponto de fusão (1700° C) exigia técnicas especiais cujos


procedimentos envolviam ciclos de resfriamento, materiais de inclusão e equipamentos

apropriados, durante o processo de fundição.

MELONCINI (2000) avaliou o ajuste cervical de fundições de titânio,

tipo coroa, em função de revestimentos e técnicas. Comentou que, na odontologia, já era

perfeitamente possível a expansão do processo de fundição do titânio como são, na

atualidade, as fundições das ligas de Ni-Cr.

2.2 ASPECTOS RELACIONADOS À DUREZA E RESISTÊNCIA À ABRASÃO

Na tentativa de conseguir um guia de especificações, PAFFENBARGER

et al. (1932) propuseram-se examinar as propriedades físicas e químicas de ligas de ouro na

forma de fios para grampos, barras e até mesmo aqueles usados em ortodontia. Segundo os

autores, o requisito dureza, cujo número dá boa indicação de resistência, não era relatado

pelos fabricantes. Além disso, para eles, parecia haver uma definida relação da dureza com

outras propriedades. Verificaram que a relação inversamente proporcional entre dureza

Vickers e porcentagem de alongamento era muito próxima para uma dada liga, por meio de

diferentes tratamentos térmicos, mas parecia não ser uma relação geral entre estas

propriedades para as ligas estudadas.

HODGE (1936) iniciou estudos para determinação da dureza por micro-

indentação em dentina e esmalte. Até então, o método de resistência à penetração era

descartada para substâncias friáveis e duras. Comentou que havia dois princípios básicos

para determinação da dureza:

1. resistência à penetração por outra substância dura, a qual deriva sua importância para os

metais e suas propriedades;

2. resistência ao risco, desenvolvido por Mohs, para uso mineralógico.

Em dentes, a metodologia empregada era baseada no princípio da resistência ao corte.

Segundo o autor, para encontrar instrumento disponível para a pesquisa da dureza do

esmalte e dentina, vários equipamentos foram testados: Brinell, Rockwell, Monotron,

Scleroscope, Herbert, Pendulum e Microcharacter. Porém, causavam destruição dos

materiais testados. O equipamento Brinell, utilizado em muitas indústrias para

determinação da dureza dos metais, foi testado. Era baseado numa esfera de aço prensada


sob uma carga padrão de 3000 kg (aproximadamente 6600 libras) na superfície do corpo-

de-prova a ser testado. Os dentes, incapazes de suportar tal pressão, literalmente explodiam

sob pressão de 200 kg. O equipamento Rockwell também foi testado e incorporava o

mesmo princípio, mas utilizava carga menor e oferecia a alternativa de uma ponta cônica de

diamante ou esfera de aço para impressão com 150 kg e 100 kg, respectivamente.

SKINNER & LASATER (1942) analisaram os efeitos do tratamento

térmico sobre a dureza Brinell e sua relação com a resistência à abrasão de 6 ligas

odontológicas de ouro contra amostras de esmalte dental. Um equipamento para testes de

abrasividade de dentifrícios (Pepsodent – Pepsodent Company, 1934) foi adaptado. Os

corpos-de-prova foram fundidos e submetidos a testes de abrasão e dureza Brinell, antes e

após tratamento térmico. A resistência à abrasão foi determinada pela perda de peso. Os

autores constataram uma proporcionalidade de resultados que, segundo eles, sugeria uma

possível relação inversa entre ductilidade e resistência à abrasão. Concluíram que:

1. O aumento da dureza pelo tratamento térmico diminuiu a resistência à abrasão para a

maioria das ligas de ouro;

2. O esmalte humano foi duas vezes mais resistente à abrasão do que a maioria das ligas

avaliadas.

SLACK (1949) mencionou a descrição de um método de determinação de

resistência ao desgaste de pedras naturais. Comentou que o equipamento utilizado não era

padronizado e era muito volumoso para o estudo de pequenos objetos como, por exemplo, o

dente. Os padronizados, Schiefer (Sherman W. Frazier, Washington, D. C.) e Taber

“Abraser” (Taber Instrument Corporation, North Tonawanda, N. Y.) também não eram

adaptados para materiais plásticos, pequenos corpos-de-prova como o dente e materiais

friáveis como a cerâmica. Segundo o autor, até aquele momento, nenhum teste de rotina

tinha sido desenvolvido para determinar a resistência à abrasão de esmalte humano ou

dentes artificiais. Afirmou que a dureza medida pelos métodos Brinell, Knoop ou Rockwell

tinha pequena relação com o desgaste pelo fato da borracha, de baixa dureza,

freqüentemente desgastar o aço, de alta dureza. Sendo assim, objetivando comparar

resistência ao desgaste abrasivo de objetos plásticos e dentes humanos, desenvolveu um

método preliminar para teste de abrasão que pudesse ser repetido por outros pesquisadores.

O equipamento Taber “Abraser” foi selecionado e o teste foi conduzido com o uso de lixas


de carborundum # 220 e carga de 500 g. Para o autor, a conclusão mais significativa foi que

o método mostrou somente a resistência à abrasão. A dureza não foi considerada já que

todos os dentes artificiais utilizados tinham aproximadamente os mesmos valores de dureza

Rockwell.

RYGE et al. (1961) realizaram um estudo de determinação da dureza por

micro-indentação (Knoop e Vickers), em função da carga aplicada. Os autores comentaram

que o teste de dureza apresentava ampla aplicação na classificação dos materiais e no

estudo comparativo de suas propriedades, sendo o método de indentação com aplicações

mais extensivas. Os autores mencionaram também a descrição dos métodos de indentação

Knoop e Brinell, sendo, este último, caracterizado pela pressão de uma esfera sob carga de

3000 kg, a qual tornava seu uso limitado. A indentação da então chamada microdureza, ou

para usar um termo mais conciso, micro-indentação, era realizada sob pequenas cargas. Os

equipamentos se baseavam numa indentação de diamante cujo ângulo variava de acordo

com o método empregado. Os autores comentaram que o método Vickers era normalmente

determinado pelo uso de cargas que variavam de 1 a 120 kg e a geometria da sua

indentação, independente da penetração, era independente da carga. Esta relação não

prevalecia no método Brinell, já que o ângulo feito pela indentação fazia com que a

superfície mudasse com a profundidade da penetração. Segundo os autores, limitados dados

estavam disponíveis sobre a dependência dureza-carga para o método Knoop. Assim,

partindo do princípio de que o método de microdureza seria amplamente usado na

odontologia, os autores decidiram realizar um estudo da dependência dureza-carga para a

dureza Knoop e Vickers. Indentações de ambos os métodos foram usadas para determinar

os valores de dureza em vários materiais, inclusive dente (esmalte e dentina), usando cargas

de 1, 5, 10, 25, 50, 100, 1000 e 10000 g. Os corpos-de-prova foram preparados e cinco

indentações foram feitas com cada uma das cargas. Os autores constataram que a dureza era

dependente da carga para todos materiais testados, particularmente a pequenas cargas (25 g

ou menos). No entanto, em muitas instâncias, as indentações Vickers, sob pequena carga,

não eram acessíveis. Verificaram que enquanto o esmalte humano apresentava dureza

Vickers entre 242 a 348, a dureza Knoop variava de 289 a 355, com as diferentes cargas. Já

a dentina apresentava dureza Vickers entre 65 e 80, e dureza Knoop, de 61 a 82.


O’BRIEN et al. (1964) avaliaram as características de endurecimento por

tratamento térmico de duas ligas de ouro usadas para técnica da cerâmica fundida. Corpos-

de-prova foram obtidos pelo processo de fundição convencional. Os valores de dureza

foram determinados pelo sistema Brinell no equipamento Wilson (Wilson Mechanical

Instruments Co., Inc., New York, N.Y.), usando carga de 15 kg por 25 seg. Todos os

corpos-de-prova foram polidos e analisados metalograficamente. Os valores de dureza

foram obtidos após os corpos-de-prova de ambos os materiais terem sido tratados a 982° C

por três vezes, simulando os ciclos de queima da cerâmica. Verificaram que as ligas

estudadas apresentaram aumento dos valores médios de dureza do estado pós fundição para

o primeiro ciclo de tratamento térmico. Nenhuma mudança na dureza foi constatada do

primeiro para o segundo e do segundo para o terceiro ciclos. Ao mesmo tempo, os autores

observaram aumento máximo na dureza das ligas no intervalo de 538° C por 15 min e

diminuição com aumento da temperatura a 982° C. Observaram, também, que o prolongado

aquecimento resultava numa considerável diminuição da dureza. Na análise metalográfica,

evidência de descontinuidade de limite dos grãos foi obtida com o super aquecimento. De

acordo com os autores, a formação de uma segunda fase era postulada como a origem do

aumento da dureza. Segundo Thin (1962) apud O'BRIEN et al. (1964), uma grande

variação na dureza das ligas poderia ocorrer e muitas destas variações seriam, sem dúvida,

em função das variações na taxa de resfriamento da liga após operação de queima da

cerâmica.

Por meio da especificação número 14 do guia para materiais

odontológicos, a AMERICAN DENTAL ASSOCIATION (1964) relatou que o número de

dureza Rockwell, para ligas de Co-Cr, seria determinada pela média de 3 valores, a partir

da realização de 5 indentações sobre cada corpo-de-prova, descartando o maior e o menor

valor.

Segundo ELBERT & RYGE (1965), novas ligas de Co-Cr foram

introduzidas, em 1930, por Prange & Erdle, a partir de um novo método de fundição

também idealizado por eles, em 1929. Para ELBERT & RYGE (1965), existiam vários

métodos de tratamento térmico para ligas de ouro. Em compensação, de acordo com a

literatura, eram limitadas as informações referentes a tratamento térmico de ligas de Co-Cr

para próteses parciais removíveis. Neste sentido, avaliaram os efeitos do tratamento


térmico, com variações de tempo e temperatura, sobre a dureza de uma liga de Co-Cr.

Mencionaram que os elementos Cr e Co eram essenciais para resistência a manchas e

propriedades mecânicas básicas, enquanto Mo, Si e Mn eram designados endurecedores. Os

testes de dureza Knoop foram realizados no equipamento Kentron, com carga de 100 g por

10 seg, obtendo-se a média de 10 indentações para cada corpo-de-prova. Os resultados

mostraram que o aumento da dureza pelo tratamento térmico, com ótimos fatores de tempo

e temperatura, foi estatisticamente significante ao nível de 1%. Todavia, a porcentagem

aumentada na dureza não foi grande. Os autores comentaram que o aumento não era de

suficiente significância clínica a ponto de justificar tal tratamento na rotina das aplicações

odontológicas. Além do mais, o aumento na dureza poderia resultar em uma indesejável

diminuição da ductilidade.

LEINFELDER et al. (1966) analisaram a susceptibilidade de

endurecimento de ligas de ouro de alta fusão com diferentes combinações de Au, Pl e Pd

como elementos majoritários e Ag, Sn, In e Fe como elementos minoritários. A dureza das

ligas foi determinada na escala Brinell, utilizando o equipamento Rockwell (Wilson

Mechanical Instruments Co., Inc., New York, N.Y.) com carga de 15 kg por 15 seg. Os

resultados foram determinados pela média de 24 medidas em 2 corpos-de-prova de cada

composição básica (Au-Pl e Au-Pd). As ligas de Au-Pd consistiram de ligas quaternárias

com diferentes combinações e seus valores de dureza não diferiram estatisticamente quando

aquecidas nas temperaturas de 982° C e 538° C por 30 min e, em seguida, imersas em água.

Já as ligas de Au-Pl consistiram de sistemas ternários e apresentaram significante aumento

nos valores de dureza entre 538° C a 621° C e diminuição quando a temperatura aumentou

para 982° C, sendo, em ambas as condições, imersas em água. Por meio de

fotomicrografias, os autores constataram evidencias de precipitação ou formação de grãos

para cada sistema ternário após tratamento a alta temperatura.

FAIRHURST & LEINFELDER (1966) realizaram um estudo com a

proposta de determinar se um significante aumento nas propriedades de duas ligas de ouro

poderia ser obtido pelo emprego de tratamento térmico no procedimento de queima da

cerâmica. Foram obtidos corpos-de-prova na forma de discos, cuja superfície foi submetida

à determinação da dureza Brinell no equipamento de dureza superficial Rockwell (Wilson

Mechanical Instrument Co., Inc., Nova York, N. Y.) sob carga de 15 kg por 25 seg. As


médias foram obtidas a partir de 24 medidas individuais. Os resultados indicaram variação

na dureza após o ciclo regular de queima da cerâmica com aumento substancial nas

propriedades físicas da liga após o ciclo de 538° C (1000° F) por 15 min.

TUCCILLO & NIELSEN (1967) analisaram as propriedades de

deformação de uma liga de ouro utilizada para aplicação de cerâmica. Segundo os autores,

quando a cerâmica é queimada a estrutura metálica passa por um processo de tratamento

cíclico de temperatura a poucas centenas de graus do intervalo de fusão que, se o metal não

suportar de forma apropriada, pode sofrer um processo de deformação. Comentaram que a

liga sofria um mecanismo de endurecimento que, embora não fosse completamente

entendido, podia ser justificado pela precipitação de uma segunda fase. A resistência

mecânica dependeria do tamanho, forma, distribuição e estabilidade da fase precipitada.

WRIGHT (1969) examinou a influência da dureza do esmalte na

resistência à abrasão e comparou com a resistência à abrasão dos metais Cd, Ag e Mo. Os

ensaios foram conduzidos numa máquina de desgaste abrasivo, empregando discos de

carbeto de silício (SiC) # 120, 240, 500 e 600 lubrificados com água. A carga aplicada foi

de 50 g, comparada àquela esperada com a escovação. Observou que, embora os valores de

dureza do esmalte e dos corpos-de-prova metálicos estivessem nos mesmos limites, a

abrasão do esmalte foi maior que a dos metais testados. Comentou que a baixa resistência

ao desgaste dos minerais, comparada à dos metais de similar dureza, era usualmente

atribuída à fratura durante o processo de desgaste pela granulação abrasiva.

MAHALICK et al. (1971) propuseram-se analisar as taxas de desgaste de

todas as combinações entre liga de ouro, resina acrílica, cerâmica e esmalte, e determinar

quais combinações podiam ser usadas para restaurar superfícies oclusais. Comentaram que

os testes de dureza tais como Vickers, Brinell e Knoop estavam sendo usados como

métodos populares de previsão para as taxas de desgaste. No entanto, afirmaram que a

dureza era de grande valor na avaliação de certas propriedades dos materiais odontológicos

mas não era critério seguro para estimar o comportamento de desgaste.

MONASKY & TAYLOR (1971) também analisaram o desgaste causado

pela variação de combinações entre esmalte dental, liga de ouro tipo III e cerâmica, com

particular ênfase aos efeitos de variação no acabamento da superfície da cerâmica sobre o

desgaste resultante. Com isso, objetivaram prover um guia para procedimentos clínicos e


laboratoriais de acabamento de superfície de restaurações de cerâmica, já que eles

acreditavam que a taxa de desgaste variava de acordo com o acabamento de superfície da

mesma. A cada teste interrompido, os corpos-de-prova eram pesados e examinados visual e

microscopicamente. Segundo os autores, os resultados indicaram uma definida correlação

entre rugosidade de superfície da cerâmica e a resultante taxa de desgaste do dente.

Indicaram, ainda, que ambos, glazeamento e polimento, tendiam reduzir o desgaste.

Diante das poucas informações relativas às ligas de Ni-Cr, CIVJAN et al.

(1972) analisaram os efeitos do tratamento térmico sobre as propriedades mecânicas de

duas dessas ligas comercialmente disponíveis. Comentaram que os principais problemas

com as ligas de metais básicos podiam estar associados à excessiva dureza e inadequado

alongamento. A condição pós-fundição também foi avaliada. A dureza Rockwell 30N foi

determinada sobre os corpos-de-prova e, para facilitar a comparação com dados publicados

para ligas de ouro, as durezas Knoop e Brinell também foram determinadas. Os valores

relatados corresponderam à média de 8 indentações para cada corpo-de-prova. O intervalo

de endurecimento das duas ligas foi de 503° C a 816° C e o endurecimento máximo ocorreu

ao redor de 704° C. Os metais amoleceram a temperatura acima de 816° C. Concluíram que

o tratamento térmico das ligas estudadas podia ser usado para facilitar a adaptação e

acabamento, para atenuar o efeito do trabalho a frio e para aumentar a dureza das

restaurações.

Segundo HARRISON & LEWIS (1975), os materiais usados para

reposição de dentes naturais estavam sujeitos a considerável desgaste durante a mastigação

de maneira a desencadear possível desarranjo da oclusão. Comentaram que foram

projetados vários equipamentos para testes de abrasão, mas a maioria deles não simulava

condições clínicas e produzia resultados com variações de um teste para outro. Projetaram o

desenvolvimento de uma máquina de testes de abrasão para materiais odontológicos sob

condições similares à função mastigatória. Os parâmetros utilizados foram referenciados de

acordo com o ciclo mastigatório proposto por Bates, Stufford e Harrison e consistiam de:

• carga - 50 a 1000 g;

• freqüência do contato - 70/min;

• tempo de contato - 0,2 seg;

• velocidade - 5 mm/seg.


Esses parâmetros seguiriam a estimativa feita por Brewer de que os dentes estariam em

contato por somente 15 min ao dia. Assim, os autores deduziram que 70 contatos por min,

com tempo de 0,2 seg, totalizaria 14 min de contato em 1 hora de teste o que

corresponderia a quase um dia na boca e um dia na máquina representaria 24 dias na boca.

Os parâmetros fisiológicos foram, então, incorporados no projeto e a construção de nova

máquina de testes de abrasão foi descrita em detalhes com breves exemplos de sua

performance.

De acordo com HARRISON & DRAUGHN (1976), havia uma

concepção de que a resistência ao desgaste de um material podia ser prevista em função das

suas características de resistência e dureza. No entanto, estudos mostraram a possibilidade

de não haver relação direta entre resistência à compressão, dureza e desgaste abrasivo

(Moser & Greener (1972, 1973) apud HARRISON & DRAUGHN, 1976). Diante disso, os

autores comprometeram-se a determinar se tal relação existia para as resinas compostas

utilizadas na atividade clínica. Corpos-de-prova foram confeccionados seguindo

recomendações dos seus respectivos fabricantes. Utilizaram o equipamento de abrasão

desenvolvido por HARRISON & LEWIS (1975) e os corpos-de-prova foram abrasionados

contra discos de SiC # 600, em períodos de 30 min (5400 ciclos), sob carga de 0,25

Newtons. As medidas de dureza foram obtidas, após polimento, no equipamento kentron

(Ametek Testing Equipment Systems, Lansdale, Pa.) sob carga de 300 g. Foram feitas 10

medidas em cada um dos 3 corpos-de-prova de cada material. Os resultados mostraram não

haver relação entre resistência ao desgaste, resistência à tração e dureza dos materiais

testados. Concluíram que os materiais que tinham altos valores de resistência e/ou dureza

não necessariamente apresentavam alta resistência ao desgaste abrasivo, considerando o

desgaste abrasivo como um fenômeno complexo.

Para MOON & MADJESKI (1976), a seleção da liga para um trabalho

protético representa um potencial problema para o tratamento odontológico, se houver

necessidade de redução de custos. Segundo os autores, as ligas de metais básicos,

introduzidas no mercado, têm propriedades mecânicas que podem proporcionar benefícios

clínicos positivos em relação às ligas de ouro. Por outro lado, são muito difíceis de serem

ajustadas e polidas. Propuseram uma equação para a escala de brunidura:


BRUNIDURA = NÚMERO DE DUREZA BRINELL PORCENTAGEM DE ALONGAMENTO

Afirmaram que seria desejável ter o número de brunidura para os vários estágios pelos

quais as ligas passavam, principalmente na condição pós-fundição pois é nessa condição

que a prótese é usualmente recebida. No entanto, ressaltaram que, infelizmente, nem todos

os dados estavam disponíveis.

DRAUGHN & HARRISON (1978) investigaram a relação entre desgaste

abrasivo e microestrutura de resinas compostas comercialmente disponíveis. Os corpos-de-

prova cilíndricos foram confeccionados e armazenados em água por 21 dias a 37° C,

anteriormente aos testes de abrasão. Os testes foram feitos em uma máquina de abrasão,

com disco de lixa de SiC # 600, sob condições do ciclo mastigatório humano descrito por

HARRISON & LEWIS (1975). Para análise metalográfica, os corpos-de-prova foram

polidos seguindo padrões técnicos metalográficos. Medidas de microdureza das partículas e

da matriz foram determinadas na superfície polida dos corpos-de-prova, por meio de um

equipamento de microdureza com indentador piramidal de diamante sob carga de 10 g. Os

autores observaram diferentes taxas de abrasão, ressaltando que as diferentes resinas

compostas tinham diferentes microestruturas. Com exceção de um material, os valores de

dureza da matriz foram similares e indicaram que para os compósitos a dureza não era um

fator controlador das diferenças no comportamento de desgaste. Observaram que o

comportamento de desgaste dos compósitos era dependente do tamanho, dureza e

porcentagem em volume de partículas no material. Concluíram que a maioria dos

compósitos resistentes à abrasão continham alta fração em volume de partículas grandes e

duras.

De acordo com MACCHI (1980), os valores de dureza de um material

nem sempre guardavam relação direta com sua capacidade de resistência à abrasão, cuja

propriedade também era influenciada pelas características elásticas e de tenacidade. E mais,

não se podia limitar à seleção de um produto levando-se em consideração apenas uma

característica por mais importante que ela fosse. Diversos parâmetros deveriam ser

analisados até encontrar a combinação de propriedades para uma determinada função. O

autor definiu metalografia como a ciência dos materiais que estuda o relacionamento entre


composição química do material, estrutura e processamento com suas propriedades e

aplicações.

ROSENBLUM (1980) definiu abrasão como “o processo de desgaste da

superfície de um material por outro material”. Afirmou que o material que provocava o

desgaste denominava-se abrasivo e o que era abrasionado, substrato. A maior parte do

desgaste na odontologia era obtido em função da abrasão. Relatou que o polimento por

abrasão tem o objetivo de produzir uma superfície lisa e lustrosa. Nesse caso, deve-se

empregar tamanhos de abrasivos sucessivamente menores. Partículas abrasivas maiores

eliminavam grandes quantidades de material do substrato e as menores alisavam as

irregularidades produzidas pelas primeiras. O polimento final de uma superfície com um

abrasivo muito fino produziria uma superfície virtualmente livre de trincas, criando uma

cobertura microcristalina sobre a superfície do substrato. Segundo o autor, havia vários

instrumentos e materiais abrasivos disponíveis no mercado.

Na descrição de um método “in vitro” para determinação do desgaste de

materiais restauradores, McCABE & SMITH (1981) comentaram que a avaliação da

resistência à abrasão dos materiais era objeto de muitos estudos clínicos e laboratoriais.

Adequada resistência à abrasão era importante requisito dos materiais, tanto para

restaurações anteriores quanto para posteriores. Quando determinasse a resistência à

abrasão de um material era importante definir o tipo de abrasão referido, já que alguns

materiais se desgastavam rapidamente quando submetidos a um tipo de abrasão e, no

entanto, tinham boa resistência a outros tipos de abrasão.

De acordo com SOUZA (1982), em geral, dureza de um material é

definida como medida da resistência à deformação plástica ou permanente na superfície.

Em estudos e pesquisas mecânicas e metalúrgicas, é uma propriedade mecânica

amplamente utilizada na especificação e comparação de materiais. Existem três tipos gerais

de dureza, conforme o método aplicado: por riscagem, ressalto e penetração. Em

metalurgia, o meio mais usado é a medida da resistência do material à penetração. O

penetrador é usualmente uma esfera, cone ou pirâmide, feitos geralmente de um material

mais duro do que aquele em exame. Há três tipos principais de ensaio por penetração:

Brinell, Rockwell e Vickers.


1 – Ensaio de dureza Brinell – consiste em aplicar carga sobre uma esfera

de aço apoiada na superfície da amostra que deforma o material, deixando uma impressão

com forma de calota esférica. Quanto maior a carga aplicada ou menor a dureza do

material, maior será a impressão deixada. Os diâmetros das esferas são geralmente 5 e 10

mm e as cargas variam de 500 kgf a 3000 kgf com tempo de aplicação usual de 30 seg. O

número de dureza Brinell é obtido dividindo-se a carga pela área da superfície da

impressão, sendo expressada em kgf/mm2.

2 – Ensaio de dureza Rockwell – a impressão é feita por um cone com

ângulo de 120° e ponta levemente arredondada ou esfera de aço de 1,6 mm ou 3,2 mm de

diâmetro. Sua grande vantagem se dá pela leitura direta do valor da dureza num mostrador

calibrado, evitando-se erro pessoal na medida microscópica. Existem diversas escalas de

dureza Rockwell, conforme o tipo de indentação usada e carga aplicada. Para utilização de

qualquer uma das escalas há necessidade de aplicação de uma pré carga de 10 kg para

ajuste. Acerta-se o zero no mostrador e, então, aplica-se uma carga adicional de 50, 90 ou

140 kg por tempo determinado. O movimento do ponteiro no mostrador, durante este

período, depende da profundidade da penetração. Em seguida, a carga é retirada e durante

esta operação o ponteiro se movimenta em função da recuperação elástica do material. Faz-

se a leitura no mostrador. Para a determinação da dureza em amostras pequenas, existem as

escalas Rockwell superficiais com indentações esféricas de vários diâmetros ou cone de

diamante. As cargas totais aplicadas são de 15, 30 e 45 kg, posteriormente à aplicação de

uma pré carga de 3 kg. Os resultados de dureza Rockwell devem ser fornecidos com

indicação da escala em que foi realizado o ensaio. A escolha da escala depende da

resistência que o material oferece à penetração.

3 – Ensaio de dureza Vickers – é baseado na penetração de uma pirâmide

de diamante de base quadrada com ângulo entre as faces opostas de 136°. O valor do

ângulo foi escolhido a fim de se obter resultados repetitivos tanto para materiais dúcteis

quanto para materiais de elevada dureza. Uma das vantagens da escala é sua utilização para

medida de durezas elevadas, além da pequena região necessária para a impressão. A dureza

Vickers é expressada em kgf/mm2. O comprimento da diagonal deve ser medido com

precisão de 0,01 mm e as tabelas padrões dão o número da dureza em função do diâmetro e

carga aplicada. As cargas podem variar de 1 a 120 kg sem que sejam notadas variações nas


medidas de uma mesma amostra, considerando que não haja variação na dureza da

superfície para o interior já que o poder de penetração para cargas maiores é maior. O

método Vickers é comumente usado para trabalhos de pesquisa, fornecendo uma escala

contínua de dureza para uma dada carga, porém não é muito adequado para trabalhos de

rotina pois requer uma cuidadosa penetração na superfície e é muito lento em razão da

medida microscópica do tamanho da diagonal.

BARAN (1983) estudou a relação entre composição e microestrutura,

propriedades mecânicas, manipulação e indicações das ligas de Ni-Cr para próteses fixas.

Comentou que as duas principais classes de ligas de metais básicos para restaurações

metalocerâmicas são os sistemas Ni-Cr e Co-Cr, sendo, este último, desenvolvido em

resposta a possíveis problemas dermatotóxicos de ligas que contém os elementos Ni e/ou

Be. A adição de elementos ligantes aos compostos binários era responsável pelas diferenças

na fundibilidade, comportamento mecânico e formação de óxidos. Dentre eles, estavam os

elementos C, B, Al, Nb, Mo, W, Fe, Mn, Ga, Co, Si e Cu cujas quantidades variavam de

menos que 0,1% a 14%. Segundo o autor, os métodos mais populares de medidas de dureza

de ligas odontológicas eram o teste de dureza Brinell e o de dureza Vickers, sendo o

número do primeiro aproximadamente 10% menor que o do segundo. Mencionou que, de

acordo com Moffa (1977), a diferença da geometria e tamanho das indentações do teste

Vickers não poderia prover uma média uniforme de dureza em ligas multifásicas e, neste

caso, a indentação maior do método Brinell poderia prover uma média de dureza pela maior

probabilidade de encontrar as várias fases.

COFFEY et al. (1985), utilizando um meio bucal artificial, analisaram as

características de desgaste de dentes naturais e de resina acrílica. Os parâmetros utilizados

foram assim especificados:

• média da força oclusal - 2,5 libras;

• máxima força oclusal - 5,0 libras;

• excursão lateral - 0,5 mm;

• tempo de contato de cúspide - 0,25 seg;

• ambiente - 37° C com água deionizada;

• número de ciclos de mastigação - 300.


De acordo com os autores, a quantidade de desgaste após 300 ciclos corresponderia a um

período laboratorial de 21 horas, parecendo eqüivaler a aproximadamente 18 meses de

desgaste clínico. O desgaste foi medido com um sensível método perfilométrico

computadorizado. Concluíram que:

1. Medidas de desgaste não foram detectadas sobre o dente natural quando oposto aos

dentes de resina, durante a função.

2. Para determinar a resistência ao desgaste das resinas, quando opostas a dentes naturais,

era necessário estudo posterior com maior amostragem e inferência estatística.

LEINFELDER et al. (1989) desenvolveram um equipamento na tentativa

de melhor relacionar o desgaste laboratorial “in vitro” com a performance clínica das

resinas compostas para dentes posteriores e também proporcionar melhor entendimento do

mecanismo de degradação desses materiais. O equipamento consistia basicamente de:

• motor com 1/3 HP;

• mecanismo variável de carga;

• sistema avançado de medida;

• unidade de impressão da temperatura (resfriamento e aquecimento);

• variável princípio de velocidade;

• sistema de jateamento de água.

Os corpos-de-prova foram preparados de maneira que molares extraídos tivessem preparo

cavitário da superfície oclusal e restauração adequada com resina composta. Os testes de

abrasão foram realizados com carga de 12,4 libras e a cada 50 ciclos a superfície do corpo-

de-prova era replicada com material de impressão. Os autores constataram que os padrões

de desgaste variaram consideravelmente de acordo com a microestrutura da superfície das

diferentes resinas compostas. Com base na microscopia eletrônica de varredura, três

diferentes modos de degradação foram detectados:

• fratura marginal da interface dente restauração;

• desgaste localizado na área central;

• perda generalizada de material da superfície oclusal;

MORRIS (1989) estudou as propriedades mecânicas de ligas para

restauração metalocerâmica pós-fundição e pós simulação de queima da cerâmica.

Comentou que, clinicamente, baixa dureza podia indicar relativa facilidade para ajuste


oclusal. Uma restauração com maior dureza superficial conservava a superfície polida por

mais tempo por causa da sua alta resistência ao risco, porém era mais difícil de polir.

MORRIS (1990) avaliou as propriedades mecânicas de sete ligas de

metais básicos para restauração metalocerâmica, antes e após tratamento térmico. As

propriedades testadas foram: resistência mecânica, porcentagem de alongamento, módulo

de elasticidade e dureza. Corpos-de-prova foram confeccionados pela técnica da cera

perdida. Para a medida de dureza Knoop, utilizaram o equipamento Wilson Tukon (Page-

Wilson Corp., Bridge-port, Conn.) com carga de 500 g e objetiva de 10,25 mm. O autor

definiu dureza Knoop como indicação de resistência de uma liga à indentação permanente.

Os resultados mostraram que todas as ligas avaliadas tiveram altos valores de dureza e,

individualmente, apresentaram aumento nesses valores após a simulação de ciclos de

queima da cerâmica, sendo que 4 delas apresentaram aumento significativo. Comentou

novamente que, no laboratório, estas ligas eram difíceis para acabamento. Clinicamente,

elas eram difíceis para ajuste oclusal e apresentavam potencial de abrasionar a dentição

oposta devido aos seus altos valores de dureza. Ressaltou a difícil interpretação clínica das

propriedades individuais. Segundo o autor, uma combinação de propriedades é que

determinariam a performance clínica. Por exemplo, altos valores de porcentagem de

alongamento acrescido aos baixos valores de resistência mecânica e dureza contribuem

para a facilidade de brunir. Todavia, as ligas de Co-Cr testadas apresentaram características

opostas: altos valores de dureza e resistência com baixa porcentagem de alongamento. Por

isso, a manipulação dessas ligas pareceu difícil.

SULONG & AZIZ (1990), por meio de uma revisão de literatura,

procuraram informações sobre desgaste de dente natural e dos seguintes materiais

restauradores odontológicos: amálgama dental, resinas compostas e cimentos de ionômero

de vidro. Segundo os autores, o Instituto de Engenharia Mecânica do Reino Unido definiu

desgaste como “progressiva perda de substância da face de um corpo causada por ações

mecânicas”. Ressaltaram que a avaliação da resistência ao desgaste, por meio de métodos

clínicos e laboratoriais, era objeto de muitos estudos. Para os autores, os resultados das

várias pesquisas não podiam ser diretamente comparáveis devido aos diferentes modelos

experimentais e sistemas de medidas. Todavia, talvez a melhor maneira para extrair


conclusões de simples estudos ou na comparação de diferentes pesquisas seria considerar o

ranking dos materiais testados dentro de cada estudo.

CHADWICK et al. (1990) avaliaram o efeito da substância de

armazenamento sobre microdureza de superfície e resistência à abrasão de três resinas

compostas fotopolimerizáveis. Foram preparados 24 corpos-de-prova de cada material,

sendo imediatamente armazenados em várias soluções e analisados em vários períodos. As

medidas de microdureza foram realizadas num equipamento Leitz Miniload Hardness

Tester (Ernest Leitz GmbH, Alemanha) com carga de 200 g por 20 seg. O teste de

resistência à abrasão foi realizado pela modificação do método de McCABE & SMITH

(1981). A taxa de desgaste foi determinada pela perda de peso e convertida em perda de

volume. Comentaram que as diferenças nos valores de dureza dos três materiais podia ser

atribuída às suas composições. Constataram que a redução nos valores de dureza, para

alguns materiais, não resultou em aumento na taxa de desgaste.

De acordo com SEGHI et al. (1991), diante do desenvolvimento de

materiais e técnicas inovadoras, muitos dentistas passaram a usar coroas totais e inlays de

cerâmica para restauração das superfícies oclusais de dentes posteriores. Comentaram que a

cerâmica convencional feldspática era geralmente mais abrasiva ao esmalte do que outros

materiais restauradores como ouro ou amálgama. Conforme relatado por Tillitson et al.

(1971) apud SEGHI et al. (1991), os fabricantes tradicionalmente citavam os valores de

dureza como estimativa da taxa de desgaste. Todavia, as poucas informações disponíveis

deixavam dúvidas para acreditar que as taxas de desgaste poderiam ser estimadas pela

dureza. Mencionaram a teoria de Archard, lançada em 1953, a qual expressava que para a

maioria dos materiais, os metais em particular, acreditava-se que a resistência ao desgaste

era diretamente proporcional a sua dureza. Contudo, testes experimentais de abrasão do tipo

pino sobre disco foram realizados e os resultados mostraram uma pobre correlação entre as

taxas de desgaste das cerâmicas e seus respectivos valores de dureza (Stachowiak &

Stachowiak (1989) e Stachowiak et al. (1989) apud SEGHI et al., 1991). Diante destas

considerações, SEGHI et al. (1991) projetaram um aparelho de abrasão a dois corpos para

medir “in vitro” o desgaste do esmalte humano contra vários materiais cerâmicos e avaliar

a relação entre as taxas desse desgaste com os valores de dureza desses materiais. Para isso,

foram confeccionados cinco corpos-de-prova em forma de disco de cada material. Os testes


de abrasão entre esmalte e cerâmica foram realizados com carga de 0,65 Newtons. Para os

testes de dureza Knoop, utilizaram o equipamento de micro-indentação Buehler com carga

de 4,9 Newtons, tomando-se a média de 5 indentações. Os autores constataram uma pobre

correlação entre a dureza da cerâmica e seu potencial de abrasionar o esmalte humano,

sugerindo a existência de uma relação mais complexa.

CRNKOVIC et al. (1991) analisaram a reprodutibilidade de uma máquina

de ensaios de abrasão do tipo pino sobre disco com configuração a dois corpos.

Comentaram que vários parâmetros acabariam por influir na resistência à abrasão, tendo as

características microestruturais particular importância nas propriedades de resistência e nas

taxas de desgaste. Moore (1974) apud CRNKOVIC et al. (1991) relacionou resistência ao

desgaste abrasivo, dureza e microestrutura de materiais ferríticos e concluiu que a

microestrutura tinha maior influência na taxa de desgaste do que a dureza da matriz.

Segundo Gahr (1979) apud CRNKOVIC et al. (1991), os carbonetos pareciam ser

particularmente importantes na resistência à abrasão. CRNKOVIC et al. (1991) ressaltaram

a complexidade dos fenômenos de desgaste, evidenciando a não existência de um

dispositivo universal para o estudo dos mesmos. No entanto, concluíram que o equipamento

desenvolvido apresentou boa reprodutibilidade nos ensaios de abrasão a dois corpos, para

materiais homogêneos, independente do operador. O equipamento mostrou-se, ainda, de

fácil manuseio, fornecendo resultados em tempos relativamente curtos. Comentaram que,

de uma forma geral, a literatura recomenda, além do tratamento estatístico dos dados

experimentais, uma quantidade mínima de 9 corpos-de-prova a serem ensaiados de forma a

ter uma confiabilidade de 99,7% nos resultados.

JACOBI et al. (1991), num estudo “in vitro”, compararam primeiramente

a estrutura do dente natural (canino) abrasionada pelo ouro e 6 tipos de superfícies de

cerâmica fundida. Como objetivo secundário, mediram a quantidade de material restaurador

desgastado pelo dente já que, segundo os autores, esta informação seria útil ao dentista na

seleção do material para restauração de superfícies oclusais. Confeccionaram corpos-de-

prova foram confeccionados de acordo com as recomendações dos fabricantes, e os testes

de abrasão foram realizados numa máquina em que cada cúspide foi abrasionada contra o

material restaurador, sob carga de 4 kg. As medidas foram feitas com base na perda de

peso. Concluíram que o ouro foi o material menos abrasivo. A cerâmica polida foi menos


abrasiva que a glazeada, indicando que, no que se refere à abrasividade, a rugosidade de

superfície das cerâmicas fundidas precisava ser considerada.

WASSELL et al. (1992) compararam a deformação das superfícies de

compósitos associada com medidas de dureza. Foram usados 3 métodos:

• Teste Barcol: consiste de instrumento manual (Barber Colman Co., Rockford, IL, EUA)

desenvolvido para aplicar uma carga fixa de aproximadamente 10 kg sobre uma

indentação cônica de aço. Ë extensivamente usada pela indústria de plásticos;

• Teste Vickers padrão (Vickers Ltd, Crayford, Kent, Inglaterra) com carga de 10 kg por

5 seg (HV 10/5);

• Teste microdureza Vickers (Leitz, Wetzlar, Alemanha) com carga de 200 g por 30 seg

(HV 0,2/30).

Afirmaram ser usual qualificar o número de dureza por uma determinada carga de

indentação e sua duração de ação. Assim, um número Vickers de 640, aplicando carga de

1kgf por 20 seg, seria lido: 640 HV 1/20. As medidas de microdureza são feitas com carga

de 200 g ou menos, baixas cargas (200 g a 5 kg) e testes padrões entre 5 kg e 100 kg. Os

autores observaram que o alto grau de correlação entre o número de dureza Vickers com

carga de 200 g e o de dureza Vickers com carga de 10 kg demonstrou que o princípio de

similaridade geométrica aplicava-se aos compósitos testados, justificando o uso de

indentações maiores, preferivelmente às menores, em vista da dificuldade de confiável

leitura das últimas. Segundo os autores, a despeito da profundidade de penetração, a

independência da carga ocorria em virtude da geometria da indentação. O padrão

geométrico seria similar na pequena ou grande indentação. Os autores ainda comentaram

que quando cobre, latão e alumínio eram testados, somente os dois últimos se ajustavam

com a tabela de conversão. Segundo advertência da ISO (norma 6507/1, 1982) apud

WASSELL et al. (1992), tabelas padrões de conversão não seriam usadas para transferir

números de dureza de um método para outro.

WILLEMS et al. (1992a) classificaram as resinas compostas em função

de suas características morfológicas e mecânicas. Dentre os vários testes, foi realizado, no

equipamento Durimet (Leitz GmbH, Wetzlar, Alemanha), o teste de dureza Vickers com

carga de 100 g. Para cada amostra, foram determinadas as médias de dez medidas. Neste


estudo, a média de dureza Vickers foi determinada, também, para esmalte e dentina num

total de 22 medidas. Comentaram que a dureza de superfície dava uma idéia das

propriedades mecânicas e era, entre outras, relevantes para sua performance clínica.

WILLEMS et al. (1992b), com a finalidade de classificar as resinas

compostas em função do comportamento de abrasão, realizaram um estudo “in vitro” para

medir a taxa de desgaste dos materiais, opostos a contra-corpos esféricos de aço-cromo

temperado sob pequenos deslocamentos. Segundo os autores, previamente aos testes de

desgaste, as esferas de aço-cromo passaram por tratamento térmico a fim de obter média de

dureza Vickers (285 ± 17 kg./mm2) semelhante a do esmalte humano (242 a 339 kg./mm2),

a qual foi relatada por RYGE et al. (1961). Os testes de dureza Vickers foram realizados no

equipamento Durimet (Leitz GmbH. Wetzlar, Alemanha), com carga de 100 g por 30 seg.

Os testes de abrasão foram realizados num equipamento, onde o corpo de prova era fixado

sob carga de 100 g, em oposição a uma esfera, e submetido a movimento oscilatório de vai

e vem. Segundo WILLEMS et al. (1992b), os resultados de perda de volume dos corpos-de-

prova e das esferas foram quantificados e nenhuma correlação pôde ser encontrada entre o

desgaste da superfície dos materiais restauradores ou esfera de aço-cromo e as propriedades

previamente determinadas (rugosidade de superfície, dureza da substância inorgânica de

preenchimento, módulo de elasticidade e dureza de superfície). De acordo com os autores, a

ausência de correlação entre desgaste de materiais restauradores e dureza de superfície

foram concordantes com relatos de HARRISON & DRAUGHN (1976).

VAN MEERBEEK et al. (1993) estudaram o comportamento da dureza

pelo método da nano-indentação, e a elasticidade de sucessivas camadas através da área de

adesão dente-resina. O equipamento Nano Indenter (Nano Instruments, Inc., Knoxville,

TN) consiste de três componentes: - pirâmide triangular de diamante (indentação); -

microscópio óptico com magnitude máxima de 5000 X; - mesa que transporta o corpo-de-

prova entre o microscópio e a indentação com precisão lateral de 0,1 µm. Este equipamento

era fixado sobre uma mesa pneumática anti-vibração. Para os autores, o método de nano-

indentação teria várias vantagens sobre os métodos convencionais de microdureza Vickers

e Knoop. O maior benefício da nano-indentação para este estudo foi a utilização de

pequenos indentadores sob pequenas cargas. Em adição, esse método permitiu que a

informação da dureza, bem como da elasticidade, pudessem ser obtidas.


Definiram dureza (H) com a seguinte fórmula: H = P , sendo P, a carga aplicada e Ap

Ap, a área projetada da indentação que, baseada na geometria, seria

calculada frente a profundidade plástica provocada na superfície.

O módulo de elasticidade (S) representaria a resistência à deformação elástica, com S = dP, dH sendo dP, a variação da carga e dH, o deslocamento relativo.

De acordo com KING et al. (1994), durante a década de 80, o titânio

emergiu como promissor material protético em função da semelhança de suas propriedades

mecânicas com as dos metais nobres para coroas metalocerâmicas, além do seu baixo peso

e custo. Comentaram que a gradual mudança nas propriedades mecânicas das várias

profundidades do titânio era atribuída às diferenças na porcentagem do elemento químico

O. Ressaltaram que a dureza de um material restaurador refletia indiretamente em

propriedades tais como brunidura, desgaste de superfície e absorção de choques.

Comentaram que a usinagem dos corpos-de-prova de titânio aumentava as propriedades

mecânicas do metal. A resistência ao desgaste de um metal foi correlacionada com sua

dureza (Darwell (1983) apud KING et al., 1994). Baseado nesse princípio, uma restauração,

feita de uma liga com maior valor de dureza superficial, seria mais resistente ao desgaste

oclusal e poderia mais facilmente desgastar a dentição oposta do que se apresentasse um

menor valor de dureza. Diante disso, KING et al. (1994) compararam a dureza superficial

de diferentes tipos de titânio e de ligas convencionais para restaurações metalocerâmicas.

Foram confeccionados 15 corpos-de-prova de cada um de quatro grupos de ligas (titânio

usinado, titânio fundido, liga de ouro e liga de Ni-Cr). Estes 15 corpos-de-prova de cada

liga foram subdivididos em 3 subgrupos: - nenhum tratamento térmico; - tratamento

térmico padrão (em número de 6); - tratamento térmico extensivo (em número de 9). Para

os testes de dureza Knoop, os corpos-de-prova foram polidos metalograficamente até

alumina 0,05 µm. Os autores verificaram que:

1. O tratamento térmico aumentou significantemente a dureza do titânio fundido e do

titânio para técnicas de usinagem;

2. A dureza do titânio para usinagem foi maior que a do titânio fundido antes e após os

tratamentos térmicos;


3. O titânio fundido mostrou maior dureza na superfície do corpo-de-prova, porém esta

decresceu gradualmente para o interior até 200 µm de profundidade quando, então,

tornou-se constante.

Esse fenômeno não foi observado no titânio para usinagem, ligas de Au-Pd e Ni-Cr. Outros

autores, TAÍRA et al. (1989) e TAKAHASHI et al. (1990), também relataram que a dureza

superficial do titânio fundido diminuía da superfície para o seu interior.

HUDSON et al. (1995), baseados na premissa de que, idealmente, um

material, que substitui o esmalte e/ou esmalte oposto, deve ter características funcionais

similares, fizeram um estudo comparativo da taxa de desgaste do esmalte abrasionado em

oposição à liga de ouro, cerâmica e sistema de resina composta processada em laboratório.

Os corpos-de-prova foram obtidos de acordo com as recomendações dos seus respectivos

fabricantes e as amostras de esmalte foram obtidas de cúspides não restauradas de molares.

Tanto os corpos-de-prova quanto as amostras de dentes foram montados em matrizes de

resina e fixados numa máquina de abrasão de tal forma que os primeiros foram

posicionados sobre as cúspides dos dentes imersas em água, sob carga suficiente para

manter contato constante entre ambos durante o teste. Diante dos resultados obtidos, os

autores concluíram que:

1. A liga de ouro e a resina processada em laboratório causaram similar desgaste do

esmalte, em altura;

2. A cerâmica feldspática polida e glazeada causou significante desgaste do esmalte

quando comparado com o desgaste provocado pela liga de ouro e resina.

HACKER et al. (1996) fizeram um estudo comparativo ”in vitro” do

desgaste do esmalte causado pela cerâmica alumínica de baixa fusão, cerâmica feldspática e

liga de ouro. Para isso, corpos-de-prova foram confeccionados de acordo com as

recomendações dos respectivos fabricantes e as amostras de esmalte preparadas e polidas

com lixas de SiC # 600. Os testes foram realizados em uma máquina de abrasão, a qual

apresentava trajetória circular, com carga constante de 1 libra. A quantidade de desgaste do

esmalte foi medida pela diferença de altura (perda vertical) das impressões realizadas antes

e após o teste. Estas medidas foram determinadas por meio de um estereomicroscópio

(Stereomicroscope, Zeiss, Alemanha) com aumento de 64X. Os autores, dentro das

limitações do estudo, puderam concluir que:


1. A cerâmica feldspática causou desgaste do esmalte em 230 µm, enquanto a cerâmica de

baixa fusão e a liga de ouro causaram 60 µm e 9 µm de desgaste, respectivamente.

2. A liga de ouro sofreu desgaste de 0,32 µm, enquanto a cerâmica de baixa fusão e a

feldspática sofreram 4,3 µm e 3,7 µm, respectivamente.

Diante destas conclusões, os autores comentaram que a cerâmica de baixa fusão se

mostrava mais compatível com o esmalte dental que a cerâmica feldspática.

Segundo SUZUKI et al. (1996), os sistemas de resinas compostas

apresentaram avanços que têm levado os cirurgiões dentistas a expectativa de grande

sucesso estético nas restaurações de dentes posteriores. Afirmaram que, para o sucesso

clínico, os sistemas de resina composta precisavam ter, não somente excelente adesividade,

estética e propriedades mecânicas, mas também alto grau de resistência ao desgaste. Diante

disso, os autores avaliaram as taxas de desgaste do esmalte humano quando colocados em

antagonismo com vários sistemas de resinas compostas. Uma liga de ouro foi usada como

controle. Os corpos-de-prova de cada sistema de resina foram confeccionados por meio de

fotopolimerização (60 seg - 450 nanometros / MAX, L. D. Cauck Co.), e os de liga de ouro

tipo III, fundidos de acordo com a rotina do laboratório. Como antagonistas, amostras de

esmalte humano foram obtidas de faces proximais não restauradas de molares. Os testes

foram realizados em uma máquina de abrasão onde as amostras de esmalte foram

posicionadas, imersas em água, sob carga de 75 Newtons, perpendicularmente aos corpos

de prova. Após os testes, as superfícies desgastadas de ambos foram avaliadas por meio de

microscópio eletrônico. Foram moldadas com material de impressão e duplicadas com

resina epoxi. As medidas foram obtidas por perda volumétrica. Os autores verificaram que

as resinas compostas, contendo silicato de zircônio ou partículas de quartzo, causaram

maior desgaste ao esmalte humano do que as resinas microparticuladas e as que continham

silicato de bário.

ANUSAVICE (1996) relatou que a dureza estava sendo usada como

índice da habilidade de um material resistir à abrasão ou desgaste. Todavia, a abrasão, no

ambiente bucal, era um complexo mecanismo que envolvia a interação de numerosos

fatores. Por essa razão, a segurança da dureza como previsão da resistência à abrasão era

limitada. Segundo o autor, na metalurgia e em outras áreas, a dureza é melhor definida

como a resistência à penetração sob determinada carga. As propriedades relacionadas à


dureza de um material seriam resistência, limite proporcional e ductilidade. Comentou que

os testes mais freqüentemente usados na determinação da dureza de materiais

odontológicos são conhecidos pelos nomes Barcol, Brinell, Rockwell, Shore, Vickers e

Knoop. A seleção do teste seria determinado pelo material a ser medido. O teste de dureza

Brinell é um dos mais antigos testes empregados para determinação da dureza dos metais. É

baseado na penetração de uma bola de aço quando prensada na superfície do material, sob

determinada carga que, quando dividida pela área projetada da superfície da indentação,

resulta no quociente referido como número de dureza Brinell. O teste de dureza Rockwell,

empregando uma bola de aço ou ponta cônica de diamante, seria semelhante ao Brinell. A

conveniência do teste Rockwell é a leitura direta da depressão. No entanto, segundo os

autores, nenhum dos dois testes citados pode ser usado para materiais friáveis. O teste de

dureza Vickers também emprega os mesmos princípios do teste de dureza Brinell; ao invés

da bola de aço, uma pirâmide de diamante de base quadrada é usada. Nesse caso, a medida

das diagonais seriam determinadas e a média, obtida. De acordo com o autor, conforme

especificação da ADA, o teste Vickers é empregado para ligas de ouro e é conveniente para

a determinação da dureza em materiais friáveis. Tem, também, sido usado para medida de

dureza em estruturas do dente. O teste de dureza Knoop emprega uma indentação de

diamante e a medida se dá pelo comprimento da diagonal maior dividida pela carga, que

pode variar de 1 g a 1 kg, caracterizando o número de dureza Knoop. Quando essa mesma

carga é empregada para o teste de dureza Vickers, esses dois últimos testes são

classificados como microdureza, sendo capazes de medir dureza de regiões pequenas,

quando comparados com os testes Brinell e Rockwell, os quais são classificados, por

fornecer medidas de áreas maiores, como macrodureza. Outros métodos menos sofisticados

de obtenção de dureza tais como teste Barcol e Shore seriam, algumas vezes, empregados

para medidas de dureza de materiais odontológicos como borrachas e plásticos, seguindo o

princípio da resistência a indentação.

GLADYS et al. (1997) desenvolveram um estudo comparativo entre as

propriedades físico-mecânicas de materiais restauradores híbridos, materiais restauradores

convencionais de ionômero de vidro e resinas compostas. Para os autores, um amplo

conhecimento das propriedades dos materiais, mais que a caracterização teórica, é essencial

na determinação de sua indicação clínica. Para o teste de dureza Vickers, utilizaram o


equipamento Durimet (Leitz GmbH, Wetzlar, Alemanha), com indentador piramidal de

diamante sob carga de 100 g, sendo realizadas 10 indentações em cada corpo-de-prova. Os

autores verificaram que a dureza dos materiais testados foi muito menor quando comparada

com a do esmalte humano (4002 ± 323 MPa), relatada por WILLEMS et al. (1992a). A

microdureza da maioria dos materiais restauradores híbridos excedeu a microdureza

Vickers da dentina (584 ± 39 MPa), relatada por VAN MEERBEEK et al. (1993).

ATTIN et al. (1997), tomando como base observações de WRIGHT

(1969), estudaram a correlação entre microdureza e desgaste de esmalte bovino, causado

por escovação, em diferentes intervalos de tempo. Sessenta amostras de esmalte com 3 mm

de diâmetro foram preparadas, polidas e divididas em quatro grupos de quinze:

A - 1 min de erosão;

B - 5 min de erosão;

C - 15 min de erosão;

D - nenhuma erosão.

Os testes de desgaste foram realizados em um equipamento de escovação (VDD Elektronic,

Freiburg, Germany), com solução abrasiva, utilizando carga de 275 g. A cada 5 testes de 15

min, uma nova escova era utilizada. Após cada teste, para remover os resíduos, o esmalte

era limpo com algodão e acetona. A abrasão foi determinada quantitativamente com um

perfilômetro (Sloan DeKtak 3030, Sloan Technology Division, Santa Barbara, CA, EUA),

obtendo-se a média de profundidade de cinco medidas distantes, entre si, em

aproximadamente 100 µm, no centro de cada amostra de esmalte. A determinação da

microdureza inicial (superfície não erodida) e final (superfície erodida) também foi obtida

para os quatro grupos. Para isso, utilizaram um equipamento de microdureza (Leitz

Miniload, Wild Leitz, Wetzlar, Alemanha), com carga de 1,96 Newtons por 30 seg,

obtendo-se a média de 5 medidas para cada amostra. A análise de regressão mostrou, em

todas as análises, significante correlação entre microdureza e erosão do esmalte por

escovação.

Segundo RAMP et al. (1997), a exigência de materiais alternativos ao

amálgama e aos materiais restauradores estéticos convencionais tem levado ao

desenvolvimento de novas gerações de resinas compostas e materiais cerâmicos. Todavia,

afirmaram que o desgaste do esmalte humano e dos materiais restauradores era uma


preocupação crítica freqüente, quando da seleção de um material restaurador para um dado

tratamento clínico. Comentaram que era difícil avaliar o desgaste da cerâmica através de

estudos “in vitro” e “in vivo”, e os vários estudos, até então realizados, usaram corpos-de-

prova planos de cerâmica em oposição a cúspides de esmalte humano na sua forma

anatômica natural ou plana. Assim, propuseram-se comparar, por meio de estudos “in

vitro”, os efeitos de três cerâmicas (2 maquinadas e 1 prensada) e de uma liga de ouro tipo

III sobre o esmalte. Os efeitos da forma cônica dos corpos-de-prova (forma de cúspide)

também foram avaliados. Os testes foram realizados no equipamento de desgaste a dois

corpos, descrito por LEINFELDER et al. (1989). Foram preparados dez corpos-de-prova

cônicos de cada material, de acordo com os sistemas dos fabricantes, e duplicados com

material de impressão. As amostras de esmalte foram obtidas de molares superiores

extraídos e armazenados em solução de Ringer com 0,2% de óxido de sódio. As conclusões

mais relevantes que tiveram foram:

• A taxa de desgaste do esmalte foi similar, quando em oposição à liga de ouro e uma

cerâmica maquinada, e foi menor, quando em oposição à outra cerâmica maquinada e à

cerâmica prensada, as quais, por sua vez, provocaram valores de desgaste similares.

• A forma de desgaste em ambos, esmalte e materiais restauradores, poderia sugerir a

presença de um terceiro corpo. Estudo futuro seria requerido para avaliar e explicar este

achado.

WANG & LI (1998) analisaram, por meio de testes “in vitro”, a

biocompatibilidade de ligas experimentais de titânio para restaurações odontológicas. Os

autores comentaram que as aplicações de titânio fundido para próteses fixas e removíveis

não estavam sendo satisfatórias devido ao seu alto ponto de fusão e sua alta reatividade

com elementos do refratário. Nesse caso, uma liga de titânio de baixa fusão aliviaria muitos

destes problemas. Nesse sentido, os autores propuseram-se avaliar duas ligas experimentais

de titânio, referidas pelo autor como de baixa fusão. Titânio puro e uma liga de Ni-Cr

também foram incluídos para comparação. Os resultados mostraram que, para os quatro

grupos, não houve diferenças estatísticas em nenhum dos testes realizados.

MAGNE et al. (1999) comentaram que o padrão de desgaste do esmalte

humano por materiais restauradores, principalmente a cerâmica, podia variar de acordo com

os sistemas cerâmicos e suas características de superfície. Diante disso, compararam os


efeitos do desgaste de esmalte humano em oposição a três tipos de cerâmicas com alto

potencial estético, desenvolvidas para técnica de deposição em camadas, tomando como

referência os procedimentos de acabamento: laboratorial (polimento/glazeamento); - após

cimentação e ajuste. Confeccionaram corpos-de-prova dos materiais em questão, de acordo

com os respectivos protocolos de queima e acabamento de superfície, incluindo a

reprodução de distintas texturas de superfície, as quais foram padronizadas de acordo com

as ranhuras. As amostras de esmalte, montadas em anel de resina acrílica, foram obtidas a

partir de terceiros molares extraídos e armazenados em água deionizada até o uso. As

superfícies do par eram mapeadas e digitalizadas antes e depois de cada teste. Os testes

foram realizados no meio artificial, com movimentos mastigatórios e forças simuladas,

citado anteriormente por COFFEY et al. (1985). Para isso, foram usados os seguintes

parâmetros mastigatórios:

• força oclusal de 13,5 Newtons;

• excursão lateral de 0,62 mm e tempo de contato de cúspide de 0,23 seg em contínuo

fluxo de água deionizada a 37° C.

MAGNE et al. (1999) comentaram que a dureza da cerâmica de baixa fusão era sustentada

em aproximadamente 420 Vickers, aproximando-se à do esmalte, verificada por WILLEMS

et al. (1992a). Nesse caso, comentaram, ainda, que o mecanismo de desgaste esperado entre

os dois - cerâmica de baixa fusão/esmalte - deveria ser considerado de baixa abrasividade,

conforme definido por Richardson, resultando em baixas taxas de desgaste do esmalte

quando comparadas com o par cerâmica feldspática / esmalte. No entanto, os autores

constataram que esta hipótese não era aplicável às cerâmicas. Comentaram que dureza e

desgaste pareceram ser pobremente correlacionados, como também demonstrado por

SEGHI et al. (1991). Segundo Reeves (1993) apud MAGNE et al. (1999) um casquete

extremamente duro de In-Ceram mostrou-se menos destrutivo que sua correspondente

cobertura de cerâmica. Em relação à microestrutura, os materiais testados apresentaram

diferenças que resultaram, também, em diferenças no desgaste. Concluíram que:

1. A cerâmica de baixa fusão foi a mais abrasiva para o esmalte;

2. A cerâmica feldspática foi a menos abrasiva e a mais resistente à abrasão;

3. Acabamento intra-oral não foi contra-indicado, uma vez que as características de

desgaste foram similares àquelas que receberam polimento laboratorial.


BEZZON et al. (2001), por meio de um estudo piloto, desenvolveram

uma metodologia para relacionar dureza e resistência à abrasão de duas ligas de Ni-Cr para

restauração metalocerâmica, com valores de dureza Vickers com diferenças relevantes.

Para esse estudo, utilizaram o equipamento reproduzido por CRNKOVIC et al. (1991) e

usaram como parâmetro de desgaste, perda de peso. Os autores comentaram que a origem

das diferenças na dureza das ligas poderia estar relacionada a dois principais fatores: -

precipitados microestruturais; - diferenças na resistência dos vários elementos ligantes

constituintes da matriz de solução sólida a nível atômico, conforme relatado por BARAN

(1983). Constataram que a liga, com maior valor de dureza, apresentou maior perda de

peso, isto é, menor resistência à abrasão, enquanto a liga, com menor valor de dureza,

apresentou menor perda de peso, isto é, foi mais resistente à abrasão. Concluíram que o uso

da dureza para estimar a resistência à abrasão de uma dada liga de Ni-Cr acarretaria num

resultado errôneo.

Com base na revisão apresentada, o objetivo desse trabalho é avaliar a possível relação

entre resistência à abrasão e dureza de diferentes ligas odontológicas de metais básicos,

comercialmente disponíveis, para restauração metalocerâmica.

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